JP2011133782A

JP2011133782A - 光源ユニット及びプロジェクタ

Info

Publication number: JP2011133782A
Application number: JP2009294896A
Authority: JP
Inventors: Hidemasa Kurosaki; 秀将黒崎
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2011-07-07

Abstract

【課題】蛍光体層の広い領域に励起光を照射可能な光源ユニットと、この光源ユニットを備えることにより高品質な画像の投影が可能なプロジェクタと、を提供する
【解決手段】本発明の光源ユニットは、励起光源71としてのレーザー発光器を複数備えた励起光照射装置と、緑色蛍光体層103が敷設された蛍光ホイール101と、赤色光源装置と、青色光源装置と、光源側光学系と、を備え、励起光源71は、所定の一方向に広がりを有した略楕円断面の光線束を射出する特性を有し、励起光照射装置は、複数の励起光源71を各励起光源71の中心軸を中心に順次所定角度回転させて配置することにより、複数の励起光源71から射出される略楕円断面の光線束が蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103上における広い面積に照射されるよう形成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数のレーザー発光器を備えた光源ユニットと、この光源ユニットを備えたプロジェクタに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、さらにメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。

このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、白色の放電ランプを光源とする場合、赤色、緑色、青色などのカラーフィルタから成るカラーホイールにより色を分離して利用光以外の光を遮断しているので、光利用効率が低いといった問題点があった。そこで、近年では光源として発光ダイオードやレーザーダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いるプロジェクタの開発が多々なされている。

例えば、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献１）では、励起光源としての紫外線発光ダイオードと、この励起光源から射出する紫外光を可視光に変換する蛍光体層を透明基材に形成させた蛍光ホイールと、を有する光源ユニットについての提案がなされている。また、蛍光体を励起する光源として、発光ダイオードよりもエネルギーが大きいレーザー発光器を使用する提案もなされている（例えば、特許文献２）。

特開２００４−３４１１０５号公報特開２００９−２１６８２４号公報

レーザー発光器を用いて蛍光体を励起する場合、励起光のエネルギーが大きいため高輝度の蛍光光を得ることができる。しかしながら、現行のレーザー発光器は、射出される光線束の断面が所定の一方向に広がりを有した略楕円形状となるという特性を有している。よって、このレーザー発光器の単体から射出される励起光を蛍光体層に照射し、蛍光体層からの蛍光光を用いてプロジェクタにより投影を行うと、一方向に明るさが広がり、他の方向における明るさは低下するという問題点があった。

また、複数のレーザー発光器の向きを揃えて蛍光体層に励起光を照射し、蛍光体層からの励起された蛍光光を用いてプロジェクタにより投影を行うと、蛍光光の輝度が高くなるため、一方向の明るさと他の方向における明るさの低下とが顕著に表れ、投影画像における輝度の均一化が図れず、高品質な投影画像を得る上での問題点となっていた。さらに、複数のレーザー発光器から射出される光が同じ位置に集光し過ぎると、蛍光体層から励起された蛍光光が飽和してしまい発光効率が悪くなり、また蛍光体が焼ける恐れがある、という問題点があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、励起光源として複数のレーザー発光器を備えた光源ユニットにおいて、レーザー発光器の配置する向き等を変更することにより蛍光体層の広い領域に励起光を照射可能な光源ユニットと、この光源ユニットを備えることにより高品質な画像の投影が可能なプロジェクタと、を提供することを目的としている。

本発明の光源ユニットは、複数のレーザー発光器を備えた励起光照射装置と、該励起光照射装置からの射出光を励起光として所定波長帯域の蛍光光を射出する蛍光体が敷設された蛍光板と、該蛍光板から発せられる蛍光光を所定の一面に集光する光源側光学系と、を備え、前記レーザー発光器は、所定の一方向に広がりを有した略楕円断面の光線束を射出する特性を有し、前記励起光照射装置の前記複数のレーザー発光器は、各レーザー発光器の中心軸を中心として回転させた状態で、前記所定の一方向が夫々異なるように配置されていることを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記励起光照射装置は、２個のレーザー発光器から構成されるレーザーユニットを１個以上備え、前記レーザーユニットにおける所定のレーザー発光器は、該所定のレーザー発光器から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向を他のレーザー発光器から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向に対して９０度回転させた状態で、前記他のレーザー発光器の光線束と中心を重ねるように前記蛍光板に照射する状態に配置されていることを特徴とする。

さらに、本発明の光源ユニットにおいて、前記励起光照射装置は、４個のレーザー発光器から構成されるレーザーユニットを１個以上備え、前記レーザーユニットにおける前記４個のレーザー発光器は、各レーザー発光器から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向を順次４５度回転させた状態で、各光線束の中心を重ねるように前記蛍光板上に照射する状態に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記励起光照射装置は、２個又は４個のレーザー発光器からなる前記レーザーユニットを複数個備え、各レーザーユニットからの射出光が前記蛍光板上の同位置に照射されるように形成されていることを特徴とする。

そして、本発明の光源ユニットは、複数のレーザー発光器を備えた励起光照射装置と、該励起光照射装置からの射出光を励起光として所定波長帯域の蛍光光を射出する蛍光体が敷設された蛍光板と、前記蛍光板から射出される蛍光光を所定の一面に集光する光源側光学系と、を備え、前記レーザー発光器は、所定の一方向に広がりを有した略楕円断面の光線束を射出する特性を有し、前記励起光照射装置は、前記各レーザー発光器から射出される光線束を前記蛍光板上の夫々異なる位置に照射させることもある。

また、本発明の光源ユニットにおいて、前記励起光照射装置は、２個のレーザー発光器から構成されるレーザーユニットを１個以上備え、前記２個のレーザー発光器から射出された略楕円断面の光線束における長軸が平行であって、短軸が同一直線上に位置し、かつ、前記２個のレーザー発光器からの射出光が前記蛍光板上の近接した異なる領域に照射されるよう形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明の光源ユニットにおいて、前記励起光照射装置は、前記２個のレーザー発光器からなるレーザーユニットの２個を略楕円断面とされる光線束の短軸方向が直交するように組み合わせ、前記２個のレーザー発光器からなるレーザーユニットにおける射出光の中心が重なった状態で前記蛍光板上に照射されるように４個のレーザー発光器が配置されたレーザーユニットを備えることを特徴とする。

そして、本発明の光源ユニットは、前記蛍光板から射出される蛍光光の波長帯域とは異なる波長帯域の光を射出する光源装置と、前記蛍光板から射出される蛍光光と前記光源装置から射出される光とを所定の一面に集光する光源側光学系と、を更に備え、前記レーザー発光器は、青色波長帯域光を射出する青色レーザー発光器とされ、前記蛍光板は、周方向に緑色蛍光体層が敷設された蛍光ホイールとされ、該緑色蛍光体層は、前記蛍光ホイールにおける前記励起光照射装置から射出される光線束の光軸上に敷設されており、前記光源装置は、赤色波長帯域光を射出する赤色光源装置と、青色波長帯域光を射出する青色光源装置と、から構成されていることを特徴とする。

また、本発明の光源ユニットは、前記蛍光板から射出される蛍光光の波長帯域とは異なる波長帯域の光を射出する光源装置と、前記蛍光板から射出される蛍光光と前記光源装置から射出される光とを所定の一面に集光する光源側光学系と、を更に備え、前記レーザー発光器は、青色波長帯域光を射出する青色レーザー発光器とされ、前記蛍光板は、緑色蛍光体層が敷設された緑色蛍光領域と前記レーザー発光器から射出される光を拡散透過する拡散透過領域とが周方向に並設された蛍光ホイールとされ、前記光源装置は、赤色波長帯域光を射出する赤色光源装置とされていることもある。

本発明のプロジェクタは、上述したいずれかの光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、励起光源として複数のレーザー発光器を備えた光源ユニットにおいて、レーザー発光器の配置する向き等を変更することにより蛍光体層の広い領域に励起光を照射可能な光源ユニットと、この光源ユニットを備えることにより高品質な画像の投影が可能なプロジェクタと、を提供することができる。

本発明の実施例に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロック図である。本発明の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。本発明の実施例に係るレーザー発光器から射出される光線束についての説明図である。本発明の実施例に係る励起光照射装置についての説明図である。本発明の実施例に係る励起光照射装置についての説明図である。本発明の実施例に係る励起光照射装置についての説明図である。本発明の実施例に係る励起光照射装置についての説明図である。本発明の実施例に係る励起光照射装置についての説明図である。本発明の実施例に係る励起光照射装置についての説明図である。本発明の他の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。本発明の他の実施例に係るプロジェクタにおける蛍光ホイールの正面模式図及び一部を断面にした平面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。本発明のプロジェクタ10は、光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する導光光学系170と、表示素子51から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系220と、光源ユニット60や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えている。

そして、光源ユニット60は、励起光源71としてのレーザー発光器を複数備えた励起光照射装置70と、緑色蛍光体層103が敷設された蛍光板としての蛍光ホイール101と、赤色光源装置120と、青色光源装置300と、蛍光ホイール101及び赤色光源装置120、青色光源装置300からの射出光を所定の一面に集光する光源側光学系140と、を備える。また、励起光源71としてのレーザー発光器は、所定の一方向に広がりを有した略楕円断面の光線束を射出する特性を有している。

そして、励起光照射装置70は、２個の励起光源71から構成されるレーザーユニットを備える。このレーザーユニットにおける所定の励起光源71(71b)は、この所定のレーザー発光器71(71b)から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向を他の励起光源71(71a)から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向に対して９０度回転させた状態で、他の励起光源71(71a)の光線束と中心を重ねるように蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103に照射する状態に配置されている。

また、励起光照射装置70が２個の励起光源71からなるレーザーユニットを複数個備える場合、励起光照射装置70は、各レーザーユニットからの射出光が緑色蛍光体層103上の同位置に照射されるように形成されている。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔18が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15の背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。さらに、図示しない下面パネルにおける正面、背面、左側及び右側パネルの近傍にも、吸気孔あるいは排気孔が複数形成されている。

次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２のブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成され、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。

また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。

表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものであり、光源ユニット60から射出された光線束を導光光学系を介して表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行なう。

制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。

なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。

また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光源光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の励起光照射装置、赤色光源装置及び青色光源装置の発光を個別に制御する。

さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させている。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造の一例を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。

光源ユニット60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される励起光照射装置70と、この励起光照射装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、この蛍光発光装置100から射出される光線束と平行になるよう正面パネル12の近傍に配置される青色光源装置300と、励起光照射装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光、青色光源装置300からの射出光の光軸が夫々同一の光軸となるように変換して各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する光源側光学系140と、を備える。

励起光照射装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された励起光源71と、励起光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に変換する反射ミラー群75と、反射ミラー群75で反射した励起光源71からの射出光を集光する集光レンズ78と、励起光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81と、を備える。

励起光源71は、複数の青色レーザーダイオードが並列にあるいはマトリクス状に配列されてなり、各青色レーザーダイオードの光軸上には、各青色レーザーダイオードからの射出光を平行光に変換するコリメータレンズ73が夫々配置されている。また、反射ミラー群75は、複数の反射ミラーが階段状に配列されてなり、励起光源71から射出される光線束の断面積を一方向に縮小して集光レンズ78に射出する。なお、図３では励起光源71が８段に渡って配置されているもあくまで一例について描いているにすぎず、本実施例の励起光照射装置70は、複数個の励起光源71を備えていればよい。この励起光照射装置70における励起光源71の個数や配置に関しては後述する。

ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク81とによって励起光源71が冷却される。さらに、反射ミラー群75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー群75や集光レンズ78が冷却される。

蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、励起光照射装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、を備える。

蛍光ホイール101は、円板状の金属基材であって、表面が銀蒸着等によってミラー加工された反射面とされ、この反射面上に励起光源71からの射出光を励起光として緑色波長帯域の蛍光光を射出する緑色蛍光体層が形成されてなる。なお、必ずしも回転体として形成する必要はなく、緑色蛍光体層が敷設された蛍光板であれば方形状板等であってもよい。

そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された励起光照射装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接励起光源71側へ、あるいは、蛍光ホイール101の反射面で反射した後に励起光源71側へ射出される。また、緑色蛍光体層の蛍光体に吸収されることなく、金属基材に照射された励起光は、反射面により反射されて再び緑色蛍光体層に入射し、緑色蛍光体層の蛍光体を励起することとなる。

そして、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって蛍光ホイール101が冷却される。

赤色光源装置120は、励起光源71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える。そして、この赤色光源装置120は、励起光照射装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。また、赤色光源121は、赤色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての赤色発光ダイオードである。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130を備える。そして、ヒートシンク130と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって赤色光源121が冷却される。

青色光源装置300は、蛍光発光装置100からの射出光の光軸と平行となるように配置された青色光源301と、青色光源301からの射出光を集光する集光レンズ群305と、を備える。そして、この青色光源装置300は、赤色光源装置120からの射出光と光軸が交差するように配置されている。また、青色光源301は、青色の波長帯域光を発する半導体発光素子としての青色発光ダイオードである。さらに、青色光源装置300は、青色光源301の正面パネル12側に配置されるヒートシンク310を備える。そして、ヒートシンク310と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって青色光源301が冷却される。

そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせるダイクロイックミラー等からなる。具体的には、励起光照射装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、青色光源装置300から射出される青色波長帯域光の光軸と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光の光軸と、が交差する位置に、青色波長帯域光を透過し、緑色及び赤色波長帯域光を反射してこの緑色及び赤色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、第一ダイクロイックミラー141と第二ダイクロイックミラー148との間には、集光レンズが配置され、さらに、ライトトンネル175の入射面近傍には、光源光をライトトンネル175の入射口に集光する集光レンズ173が配置されている。

光学系ユニット160は、励起光照射装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、光源側光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175や、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成ブロック165は、導光光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185と、を有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

次にこのような構成とされた光源ユニット60における励起光照射装置70について詳細に述べる。上述したように、励起光照射装置70は、複数の励起光源71つまり複数のレーザー発光器を備える。このレーザー発光器は、図４（ａ）に示すように、所定の一方向に広がりを有した略楕円断面の光線束を射出する特性を有している。よって、複数のレーザー発光器の向きを揃えて配置した場合、複数のレーザー発光器から射出された光線束は、図３に示したコリメータレンズ73や反射ミラー群75を介して、図４（ｂ）に示すように、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103に略楕円断面の光線束として照射される。このような略楕円断面の光線束を励起光として発光した蛍光光は、図４（ｃ）に示すように、投影面上において一方向に明るさが広がり、その他の方向に関しては明るさが低下した暗い投影画像として投影される。

そこで、本実施例の励起光照射装置70は、複数の励起光源71を配置する向きや、複数の励起光源71から緑色蛍光体層103に励起光を照射する位置を変更することによって、緑色蛍光体層103上の広い範囲に励起光を照射できるように形成されている。これにより、本実施例の光源ユニット60から射出される蛍光光は、投影面において一方向のみでなくあらゆる方向に明るさが広がる投影光を射出できることとなる。以下、複数の励起光源71を備える励起光照射装置70として、２個、４個、６個、８個、１２個、２４個の励起光源71を備える励起光照射装置70を例にして述べる。

まず、２個の励起光源71を備える励起光照射装置70について述べる。励起光照射装置70は、図５（ａ）に示すように、各励起光源71から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向が蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103上において直交するように、２個の励起光源71が配置されてなる。

つまり、本実施例の励起光照射装置70は、図５（ｂ）に示すように、第一励起光源71a及び第二励起光源71bを備え、この第二励起光源71bは、第二励起光源71bから射出される略楕円断面の光線束における長軸方向を第一励起光源71aから射出される略楕円断面の光線束における長軸方向に対して第二励起光源71bの中心軸を中心に９０度回転させた状態で配置されている。また、各励起光源71a,71bは、各励起光源71a,71bからの射出光の光軸が緑色蛍光体層103上で重なるように配置されている。

この励起光照射装置70によれば、緑色蛍光体層103上の広い範囲に比較的均一に励起光を照射できるため、蛍光体に蛍光飽和が生じることを防止でき、蛍光体の発光効率を高めることができる。また、この励起光照射装置70を用いて緑色波長帯域光を投影した場合、図５（ｃ）に示すように、投影面における直交する２方向に明るさが広がることとなり、１方向に明るさが広がっていた従来のプロジェクタ10と比較すると投影面における輝度の差が緩和され、投影画像における輝度の均一化を図ることができる。

次に、４個の励起光源71を備える励起光照射装置70の実施例について述べる。本実施例の励起光照射装置70は、図６（ａ）に示すように、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103上で各励起光源71から射出された光線束が放射状に重なり合うよう形成されている。

この４個の励起光源71は、図６（ｂ）に示すように、第一励起光源71aと、第二励起光源71bと、第三励起光源71cと、第四励起光源71dと、からなる。そして、各励起光源71a,71b,71c,71dは、各励起光源71a,71b,71c,71dの光軸が緑色蛍光体層103上で重なるように略マトリクス状に配置されている。また、第二励起光源71b及び第四励起光源71dは、第一励起光源71aの向きに対して、各励起光源71b,71dの中心軸を中心として異なる方向に４５度回転させた状態で配置されており、第三励起光源71cは、第一励起光源71aの向きに対して、第三励起光源71cの中心軸を中心として９０度回転させた状態で配置されている。つまり、各励起光源71a,71b,71c,71dは、夫々が異なる傾きとなるように、各励起光源71a,71b,71c,71dの中心軸を中心として順次４５度ずつ回転させた状態で配置されている。

このように励起光照射装置70を形成することにより、緑色蛍光体層103上の広い範囲に比較的均一に励起光を照射できるため、蛍光体の発光効率を高めることができるようになる。また、この励起光照射装置70を用いて緑色波長帯域光を投影した場合、図６（ｃ）に示すように、投影面全体が明るい投影画像を投影可能となり、投影画像における輝度の均一化を図ることができる。

なお、２個及び４個の励起光源71を有する励起光照射装置70について述べたが、６個、８個、１２個、２４個の励起光源71を有する励起光照射装置70では、夫々の励起光照射装置70において各励起光源71を３０度、２２．５度、１５度、７．５度ずつ順に異なる角度で配置することにより、同様の効果を得ることができる。

次に、２個の励起光源71を備える励起光照射装置70の他の実施例について述べる。本実施例の励起光照射装置70は、図７（ａ）に示すように、各励起光源71から射出される光線束が、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103上における異なる領域に照射されるように形成されている。つまり、本実施例の励起光照射装置70は、緑色蛍光体層103上において、２個の励起光源71から射出される略楕円断面の光線束における長軸が平行であって、短軸が同一直線上に位置し、かつ、各励起光源71からの射出光が緑色蛍光体層103上の近接した領域に照射されるように形成されている。

すなわち、励起光照射装置70は、図７（ｂ）に示すように、第一励起光源71aと、第二励起光源71bと、を備え、励起光照射装置70は、励起光照射装置70全体の光軸、つまり、各励起光源71から射出される全ての光線束の中心軸をＬとすると、第一励起光源71aと第二励起光源71bを光軸Ｌに対して対称となる方向に夫々ずらして配置している。

そして、このように励起光照射装置70を形成することにより、各励起光源71a,71bからの射出光が緑色蛍光体層103上で重なることがないため、緑色蛍光体層103上の一部に集中して励起光が照射されることがない。よって、緑色蛍光体層103の一部のみ経年劣化の速度が速まることや、緑色蛍光体層103の一部のみ温度が上昇することを防止できる。また、この励起光照射装置70を用いることにより緑色蛍光体層103上の広い範囲に励起光を照射できるため、図７（ｃ）に示すように、投影面全体が明るい投影画像を投影可能なプロジェクタ10を提供できる。

なお、本実施例の励起光照射装置70は、各励起光源71a,71bからの射出光が緑色蛍光体層103上の異なる領域に照射される構成とすればよく、図３に示した反射ミラー群75の傾きを変えることにより、又は、各励起光源71a,71bからの射出光を緑色蛍光体層103に集光する光学系を調整することによっても同様の効果を得ることができる。

次に、４個の励起光源71を備える励起光照射装置70の他の実施例について述べる。本実施例の励起光照射装置70は、図８（ａ）に示すように、各励起光源71から射出される光線束が蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103に＃状に照射されるように、つまり、各励起光源71からの射出光の長軸が緑色蛍光体層103上において＃状となるように形成されている。

すなわち、本実施例の励起光照射装置70は、図７（ｂ）に示した２個の励起光源71からなるレーザーユニットの２個を略楕円断面とされる光線束の短軸方向が緑色蛍光体層103上で直交するように組み合わせ、２個の励起光源71からなるレーザーユニットにおける射出光の中心が重なった状態で緑色蛍光体層103上に照射されるよう４個の励起光源71が配置されてなる。

この励起光照射装置70によれば、緑色蛍光体層103の広い範囲に比較的均一に励起光を照射できることとなり、緑色蛍光体層103の一部のみ経年劣化の速度が速まることや、緑色蛍光体層103の一部のみ温度が上昇することを防止できる。また、この励起光照射装置70を用いることにより緑色蛍光体層103上の広い範囲に励起光を照射できるため、図８（ｂ）に示すように、投影面全体が明るい投影画像を投影可能となり、投影画像における輝度の均一化を図ることができる。

さらに、４個の励起光源71を備える励起光照射装置70のさらに異なる実施例について述べる。本実施例の励起光照射装置70は、２個の励起光源71からなるレーザーユニットが２組組み合わされてなる４個の励起光源71を備え、各レーザーユニットからの射出光が蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103上に図５（ａ）及び図７（ａ）に示したような形状で照射されるよう４個の励起光源71を配置してなる。つまり、本実施例の励起光照射装置70は、夫々２個の励起光源71からなる２組のレーザーユニットからの射出光が、緑色蛍光体層103上で重なり合うように、各レーザーユニットが配置されている。

このように励起光照射装置70を形成することにより、緑色蛍光体層103の広い範囲に励起光を照射できるため、輝度ムラのない照度分布が均一な投影画像を投影できることとなる。なお、４個の励起光源71を備える励起光照射装置70について述べたが、６個、８個、１２個、２４個の励起光源71を備える励起光照射装置70においても、２個の励起光源71からなるレーザーユニットを夫々３組、４組、６組、１２組組み合わせて同様の構成とすることもできる。

次に、４個の励起光源71を備える励起光照射装置70のさらに別の実施例について述べる。本実施例の励起光照射装置70は、上述した実施例と同様に２個の励起光源71からなるレーザーユニットが２組組み合わされてなる４個の励起光源71を備え、各レーザーユニットから射出光が、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103上における異なる位置に照射されるように４個の励起光源71を配置してなる。

このように励起光照射装置70を形成することにより、緑色蛍光体層103上のより広い範囲に励起光を照射できることとなり、緑色蛍光体層103の経年劣化の速度を抑え、かつ、使用時の温度上昇を防止できるとともに、投影画像の輝度の均一化が図られたプロジェクタ10を提供できる。なお、４個の励起光源71を備える励起光照射装置70について述べたが、６個、８個、１２個、２４個の励起光源71を備える励起光照射装置70においても、２個の励起光源71からなるレーザーユニットを夫々３組、４組、６組、１２組組み合わせて同様の構成とすることもできる。

次に、８個、１２個、２４個の励起光源71を備える励起光照射装置70の実施例について述べる。本実施例の励起光照射装置70は、４個の励起光源71からなるレーザーユニットを夫々２組、３組、６組組み合せて構成し、各レーザーユニットからの射出光が蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103上に図６（ａ）及び図８（ａ）に示したような形状で照射されるように形成されてなる。つまり、本実施例の励起光照射装置70は、各レーザーユニットからの射出光が、緑色蛍光体層103上で重なり合うように、各レーザーユニットを配置している。

このように励起光照射装置70を形成することにより、緑色蛍光体層103の広い範囲に励起光を照射できるため、投影面全体が明るく照度分布の均一化が図られた投影画像を投影可能なプロジェクタ10を提供できることとなる。

次に、８個、１２個、２４個の励起光源71を備える励起光照射装置70の他の実施例について述べる。本実施例の励起光照射装置70は、上述の実施例と同様に４個の励起光源71からなるレーザーユニットを夫々２組、３組、６組組み合わせて構成し、各レーザーユニットから射出光が、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層103上における異なる位置に照射されるように形成されてなる。

このように励起光照射装置70を形成することにより、緑色蛍光体層103上のより広い範囲に励起光を照射できることとなり、緑色蛍光体層103の経年劣化の速度を抑え、かつ、使用時の温度上昇を防止できるとともに、投影画像の輝度の均一化が図られたプロジェクタ10を提供できる。

次に、本発明の他の実施例に係る光源ユニット60について述べる。本実施例の光源ユニット60は、図１１及び図１２に示すように、励起光源71として青色レーザー発光器を用い、蛍光ホイール101の周方向に緑色蛍光体層103を備えた緑色蛍光領域104と、拡散板86を備えた拡散透過領域85と、を形成して、緑色波長帯域の光源光に関しては緑色蛍光体層103からの蛍光光を使用し、青色波長帯域の光源光に関しては励起光が拡散板86で拡散透過した光を使用する構成としている。

このような構成の光源ユニット60においても、上述した実施例と同様に励起光源71からの射出光を緑色蛍光体層103又は拡散板86上の広い面積に照射させる構成とすることにより、投影画像における輝度分布の均一化を図ることができる。

また、上述した実施例では、図３及び図１１において、励起光源71からの射出光を反射ミラー群75で反射させることにより光軸の方向を変更する構成としているが、反射ミラー群75を設けずに、励起光源71からの射出光が直接集光レンズ78に入射する構成とすることもできる。

さらに、赤色光源121を用いる代わりに、蛍光ホイール101の周方向に赤色蛍光領域と、緑色蛍光領域と、拡散透過領域と、を並設し、励起光源71として青色レーザー発光器を用い、赤色及び緑色波長帯域の光源光に関しては赤色及び緑色蛍光体層からの蛍光光を使用し、青色波長帯域の光源光に関しては励起光源71からの射出光が拡散透過された拡散透過光を使用する構成とすることもできる。

また、蛍光ホイール101の周方向に赤色蛍光領域と、緑色蛍光領域と、青色蛍光領域と、を並設し、励起光源71として紫外線レーザー発光器を用い、赤色及び緑色、青色波長帯域の光源光を全て蛍光光とすることもできる。

そして、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

10 プロジェクタ 11 上面パネル
12 正面パネル 13 背面パネル
14 右側パネル 15 左側パネル
17 排気孔 18 吸気孔
19 レンズカバー 20 各種端子
21 入出力コネクタ部 22 入出力インターフェース
23 画像変換部 24 表示エンコーダ
25 ビデオＲＡＭ 26 表示駆動部
31 画像圧縮伸長部 32 メモリカード
35 Ｉｒ受信部 36 Ｉｒ処理部
37 キー／インジケータ部 38 制御部
41 光源制御回路 43 冷却ファン駆動制御回路
45 レンズモータ 47 音声処理部
48 スピーカ 51 表示素子
60 光源ユニット
70 励起光照射装置 71 励起光源
71a 第一励起光源 71b 第二励起光源
71c 第三励起光源 71d 第四励起光源
73 コリメータレンズ 75 反射ミラー群
78 集光レンズ 81 ヒートシンク
85 拡散透過領域 86 拡散板
100 蛍光発光装置 101 蛍光ホイール
103 緑色蛍光体層 104 緑色蛍光領域
110 ホイールモータ 111 集光レンズ群
120 赤色光源装置 121 赤色光源
125 集光レンズ群 130 ヒートシンク
140 光源側光学系 141 第一ダイクロイックミラー
148 第二ダイクロイックミラー 160 光学系ユニット
161 照明側ブロック 165 画像生成ブロック
168 投影側ブロック 170 導光光学系
173 集光レンズ 175 ライトトンネル
178 集光レンズ 181 光軸変換ミラー
183 集光レンズ 185 照射ミラー
190 ヒートシンク 195 集光レンズ
220 投影側光学系 225 固定レンズ群
235 可動レンズ群 241 制御回路基板
261 冷却ファン 300 青色光源装置
301 青色光源 305 集光レンズ群
310 ヒートシンク

Claims

複数のレーザー発光器を備えた励起光照射装置と、
該励起光照射装置からの射出光を励起光として所定波長帯域の蛍光光を射出する蛍光体が敷設された蛍光板と、
該蛍光板から発せられる蛍光光を所定の一面に集光する光源側光学系と、を備え、
前記レーザー発光器は、所定の一方向に広がりを有した略楕円断面の光線束を射出する特性を有し、
前記励起光照射装置の前記複数のレーザー発光器は、各レーザー発光器の中心軸を中心として回転させた状態で、前記所定の一方向が夫々異なるように配置されていることを特徴とする光源ユニット。
前記励起光照射装置は、２個のレーザー発光器から構成されるレーザーユニットを１個以上備え、
前記レーザーユニットにおける所定のレーザー発光器は、該所定のレーザー発光器から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向を他のレーザー発光器から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向に対して９０度回転させた状態で、前記他のレーザー発光器の光線束と中心を重ねるように前記蛍光板に照射する状態に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
前記励起光照射装置は、４個のレーザー発光器から構成されるレーザーユニットを１個以上備え、
前記レーザーユニットにおける前記４個のレーザー発光器は、各レーザー発光器から射出される略楕円断面の光線束における長軸方向を順次４５度回転させた状態で、各光線束の中心を重ねるように前記蛍光板上に照射する状態に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
前記励起光照射装置は、２個又は４個のレーザー発光器からなる前記レーザーユニットを複数個備え、各レーザーユニットからの射出光が前記蛍光板上の同位置に照射されるように形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光源ユニット。
複数のレーザー発光器を備えた励起光照射装置と、
該励起光照射装置からの射出光を励起光として所定波長帯域の蛍光光を射出する蛍光体が敷設された蛍光板と、
前記蛍光板から射出される蛍光光を所定の一面に集光する光源側光学系と、を備え、
前記レーザー発光器は、所定の一方向に広がりを有した略楕円断面の光線束を射出する特性を有し、
前記励起光照射装置は、前記各レーザー発光器から射出される光線束を前記蛍光板上の夫々異なる位置に照射させることを特徴とする光源ユニット。
前記励起光照射装置は、２個のレーザー発光器から構成されるレーザーユニットを１個以上備え、前記２個のレーザー発光器から射出された略楕円断面の光線束における長軸が平行であって、短軸が同一直線上に位置し、かつ、前記２個のレーザー発光器からの射出光が前記蛍光板上の近接した異なる領域に照射されるよう形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光源ユニット。
前記励起光照射装置は、前記２個のレーザー発光器からなるレーザーユニットの２個を略楕円断面とされる光線束の短軸方向が直交するように組み合わせ、前記２個のレーザー発光器からなるレーザーユニットにおける射出光の中心が重なった状態で前記蛍光板上に照射されるように４個のレーザー発光器が配置されたレーザーユニットを備えることを特徴とする請求項６に記載の光源ユニット。
前記励起光照射装置は、２個又は４個のレーザー発光器からなる前記レーザーユニットを複数個備え、各レーザーユニットからの射出光が前記蛍光板上の同位置に照射されるように形成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光源ユニット。
前記蛍光板から射出される蛍光光の波長帯域とは異なる波長帯域の光を射出する光源装置と、
前記蛍光板から射出される蛍光光と前記光源装置から射出される光とを所定の一面に集光する光源側光学系と、を更に備え、
前記レーザー発光器は、青色波長帯域光を射出する青色レーザー発光器とされ、
前記蛍光板は、周方向に緑色蛍光体層が敷設された蛍光ホイールとされ、該緑色蛍光体層は、前記蛍光ホイールにおける前記励起光照射装置から射出される光線束の光軸上に敷設されており、
前記光源装置は、赤色波長帯域光を射出する赤色光源装置と、青色波長帯域光を射出する青色光源装置と、から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光源ユニット。
前記蛍光板から射出される蛍光光の波長帯域とは異なる波長帯域の光を射出する光源装置と、
前記蛍光板から射出される蛍光光と前記光源装置から射出される光とを所定の一面に集光する光源側光学系と、を更に備え、
前記レーザー発光器は、青色波長帯域光を射出する青色レーザー発光器とされ、
前記蛍光板は、緑色蛍光体層が敷設された緑色蛍光領域と前記レーザー発光器から射出される光を拡散透過する拡散透過領域とが周方向に並設された蛍光ホイールとされ、
前記光源装置は、赤色波長帯域光を射出する赤色光源装置とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光源ユニット。
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。